Ti₃SiC₂/Cu复合材料的制备与摩擦磨损性能

刘可心¹，王蕾²，杨晨³，金松哲⁴

1. 东北电力大学工程训练教学中心2. 长春理工大学光电信息学院机电工程分院3. 吉林大学汽车材料教育部重点实验室4. 长春工业大学先进结构材料省部共建教育部重点试验室

摘 要：以Ti₃SiC₂陶瓷粉和Cu粉作为原料,采用放电等离子烧结（SPS）工艺制备Ti₃SiC₂/Cu块体复合材料,研究不同Ti₃SiC₂添加含量及烧结温度对Ti₃SiC₂/Cu复合材料的组织、致密度和显微硬度的影响,研究SPS后Ti₃SiC₂/Cu复合材料的摩擦磨损性能。研究表明:采用SPS工艺制备的Ti₃SiC₂/Cu复合材料的Ti₃SiC₂在Cu中分布均匀,但随着Ti₃SiC₂含量的增加和烧结温度的升高,组织中出现团聚趋势,部分Ti₃SiC₂与Cu在界面处发生互溶现象,互溶增强了Ti₃SiC₂与基体的结合能力;Ti₃SiC₂含量和烧结温度对Ti₃SiC₂/Cu复合材料的致密度和显微硬度影响较大,当烧结温度为900℃时,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的致密度达到99.7%,接近完全致密,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的硬度较纯Cu提高了2倍左右;对于不同Ti₃SiC₂含量的Ti₃SiC₂/Cu复合材料的磨损机制也有所差异,当Ti₃SiC₂含量较低时（1vol%～5vol%）,磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着Ti₃SiC₂含量的增加（10vol%～15vol%）,Ti₃SiC₂发挥了本身的自润滑性,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的摩擦磨损性能有所改善,磨损机制转为犁削磨损和轻微黏着磨损;当Ti₃SiC₂含量增加到20vol%时,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的磨损表面变得均匀而平整,表明Ti₃SiC₂/Cu复合材料的耐磨性提高。

关键词：导电陶瓷;Ti₃SiC₂/Cu;复合材料;放电等离子烧结(SPS);摩擦磨损;